培训讲稿压力容器基础知识

1、压力容器设计压力容器设计 TEXT1TEXT2 压压 压力容器的界定及分压力容器的界定及分 类类 TEXT3 盛装气体或者液体、承载一定压力的密闭容器盛装气体或者液体、承载一定压力的密闭容器 特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例 构成压力容器的三要素：构成压力容器的三要素： （1）封闭的容器）封闭的容器与外界隔绝的；与外界隔绝的； （2）内部是有液体、气体的；）内部是有液体、气体的； （3）内部的压力高于或低于外界大气压的。）内部的压力高于或低于外界大气压的。 压力容器与外部管道或者装置连接的第道环向坡口面、压力容器与外部管道或者装置连接的第道环向坡口面、 螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法

2、兰连接的第一法兰螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一法兰 密封面、专用连接件或者管件连接的第一个密封面密封面、专用连接件或者管件连接的第一个密封面 压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件 非受压元件与压力容器的连接焊缝非受压元件与压力容器的连接焊缝 压力容器本体中的主要受压元件包括：压力容器本体中的主要受压元件包括： 壳体、封头（端盖）；壳体、封头（端盖）； 膨胀节；膨胀节； 设备法兰；设备法兰； 球罐的球壳板；球罐的球壳板； 换热器的管板和换热管；换热器的管板和换热管； M36以上（以上（含含M36 ）的设备主螺栓；）的设备主螺栓； 公称直径大于等于公称

3、直径大于等于250mm的接管的管法兰。的接管的管法兰。 压力容器的安全附件包括：压力容器的安全附件包括： 直接连接在压力容器上的安全阀；直接连接在压力容器上的安全阀； 爆破片装置；爆破片装置； 紧急切断装置；紧急切断装置； 压力表；压力表； 液位表；液位表； 测温仪表等。测温仪表等。 特种设备安全监特种设备安全监 察条例察条例 最高工作压力最高工作压力0.1MPa (表压），表压）， 且压力与容积的乘积且压力与容积的乘积2.5MPa.L的的 气体、液体和最高工作温度气体、液体和最高工作温度标准沸标准沸 点的液体的固定式和移动式容器点的液体的固定式和移动式容器 盛装公称工作压力盛装公称工作压力0

4、.2MPa（表压）（表压） ，且压力与容积的乘积，且压力与容积的乘积1.0MPa.L的的 气体、液体和标准沸气体、液体和标准沸60点液体的点液体的 气瓶、氧舱等气瓶、氧舱等 国务院总理温家宝签发国务院总理温家宝签发 12 工作压力与容积的工作压力与容积的 乘积乘积2.5MPa.L 3 是指安装在固定位置使用的压力容器。是指安装在固定位置使用的压力容器。（注（注-） 国家质检总局颁布国家质检总局颁布 国家质检总局国家质检总局 发布发布 国家标准化委员会国家标准化委员会 国家质检总局颁布国家质检总局颁布 A1 A2 A3 A4 D1 D2 2 3 4 按设计 压力分 分类 1 Jb4735钢制常压

5、容器钢制常压容器 设计压力设计压力P -0.02MPa P 0.1MPa 按新按新容规容规压力容器的分类：压力容器的分类： 类容器 类容器 类容器 按结构 形式 按容规 按壁温 按结构 材料 按压力容器 品种 外压容器 内压容器 按压力 等级 根据给定的工艺 尺寸和工作条件 考虑到制造和安 装检修要求 对压力容器的各个元件 正确地选择结构、材料 全面地进行载荷分析和 应力、变形分析 选择合理的结构 型式，确定合适 的强度尺寸,并给 出有关制造和检 验的技术条件 压力容器 的设计 压力容器设计方法分：常规设计（规则设计）和分析设计（压力容器设计方法分：常规设计（规则设计）和分析设计（SAD）。）

6、。 由设计单位质量保证体系来实现。 压力容器的设计应当充分考虑节能降耗的要求。压力容器的设计应当充分考虑节能降耗的要求。 设计人员应当准确进行设计计算和壁厚圆整，没有充设计人员应当准确进行设计计算和壁厚圆整，没有充 分的理由，不得随意增加压力容器设计壁厚；对换热分的理由，不得随意增加压力容器设计壁厚；对换热 容器，应当进行优化设计，提高换热效率；对有保温容器，应当进行优化设计，提高换热效率；对有保温 保冷要求的压力容器，要在设计文件中提出有效的保保冷要求的压力容器，要在设计文件中提出有效的保 温保冷要求和措施温保冷要求和措施。 0 Z 123 1 eq eq 薄壁圆筒体受内压时的各向应力 LD

7、PF ic 2 Lf2 2 2 ci PD t 2 ci c t PD (1) 2 ci t c p D p 0 2 c t c p D p 0.4 t Pc 12 24 pRpD 4 ci t c p D p 由此，按第一强度理论可得球形容器的计算公式，即 GBl50压力容器中球壳计算公式（3-8）、（3-9）为： 当球形容器承受内压 p 时，其薄膜应力为 ： 0 4 c t c p D p 注意上述公式也有适用范围。 冷弯性能冷弯性能 硬度硬度 塑性塑性 强度强度 断裂韧性断裂韧性 材料的力学 性能 压力容器用材要求压力容器用材要求 容规容规要求压力容器的选材应当考虑材料的要求压力容器的选

8、材应当考虑材料的力学性能、力学性能、 物理性能、化学性能和工艺性能。物理性能、化学性能和工艺性能。 ( (一一) ) 用于焊接的碳素钢和低合金钢钢材，其含碳量不应用于焊接的碳素钢和低合金钢钢材，其含碳量不应 当大于当大于0.250.25， P0.03P0.03、S0.0S0.0。 ( (二二) )压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材（钢板、压力容器专用钢中的碳素钢和低合金钢钢材（钢板、 钢管和钢锻件），其磷、硫含量应当符合以下要求：钢管和钢锻件），其磷、硫含量应当符合以下要求： （1 1）、碳素钢和低合金钢，）、碳素钢和低合金钢，P0.030P0.030、S0.020S0.020； （2 2

9、）、钢材标准抗拉强度下限值大于等于）、钢材标准抗拉强度下限值大于等于540MPa 540MPa 的钢材，的钢材， P0.025P0.025、S0.015S0.015； （3 3）、用于设计温度低于零下）、用于设计温度低于零下-20-20并且钢材标准抗拉强度下限值并且钢材标准抗拉强度下限值 小于小于540MPa 540MPa 的钢材，的钢材，P0.025P0.025、S0.012S0.012； （4 4）、用于设计温度低于零下）、用于设计温度低于零下-20-20并且钢材标准抗拉强度下限值并且钢材标准抗拉强度下限值 大于等于大于等于540MPa 540MPa 的钢材，的钢材，P0.020P0.02

10、0、S0.010S0.010。 .6 低合金钢 部分碳素钢低合金钢钢板的使用温度下限 钢号 使用状态厚度mm冲击试验温度 Q245R 控轧20-20 正火150-20 Q345R 控轧30-20 正火200-20 Q370R正火1060-20 13MnNiMoR正火加回火30150-20 16MnDR 正火， 正火加回火 660-40 60120-30 15MnNiDR正火，正火加回火660-45 15MnNiNbDR正火，正火加回火1050-50 09MnNiDR正火，正火加回火6120-70 08Ni3DR正火，正火加回火，调质6100-100 06Ni9DR调质640-196 4.1 壳

11、体开孔边缘的应力 4、平盖开孔补强问题 等面积法补是准则 等面积法 4.2 平盖开孔补强 平盖上开单孔，且开孔直径dop0.5D0 (D0取平盖计算直径，对非圆 形平盖取短轴长度)时，所需最小补强面积按式计算： opp Ad p 0.5 opp Ad 筒体或平盖计算厚度。 为什么圆筒补强是一倍的开孔面积，而平板上开孔只要一半就够了？ 在圆筒和锥体上开孔时，所需最小补强面积按式计算： 壳体开孔补强是“强度面积” ，而平盖补的是“刚度面 积” ，应使补强后的平板弯曲强度与开孔前保持不变，即 补强前后的抗弯截面系数一样。 补强前后的抗弯截面系数一样，所以补强前后的抗弯截面系数一样，所以 Thank

12、you! 压力容器本体中的主要受压元件包括：压力容器本体中的主要受压元件包括： 壳体、封头（端盖）；壳体、封头（端盖）； 膨胀节；膨胀节； 设备法兰；设备法兰； 球罐的球壳板；球罐的球壳板； 换热器的管板和换热管；换热器的管板和换热管； M36以上（以上（含含M36 ）的设备主螺栓；）的设备主螺栓； 公称直径大于等于公称直径大于等于250mm的接管的管法兰。的接管的管法兰。 国家质检总局颁布国家质检总局颁布 按压力容器的设计压力（按压力容器的设计压力（P）可分为内压容器和外压容器。）可分为内压容器和外压容器。 2 3 4 按设计 压力分 分类 1 根据给定的工艺 尺寸和工作条件 考虑到制造和安

13、 装检修要求 对压力容器的各个元件 正确地选择结构、材料 全面地进行载荷分析和 应力、变形分析 选择合理的结构 型式，确定合适 的强度尺寸,并给 出有关制造和检 验的技术条件 压力容器 的设计 压力容器设计方法分：常规设计（规则设计）和分析设计（压力容器设计方法分：常规设计（规则设计）和分析设计（SAD）。）。 由设计单位质量保证体系来实现。 耐久性（使用年限）耐久性（使用年限） 设备的耐久性则主要决定于腐蚀，在某些情况下设备的耐久性则主要决定于腐蚀，在某些情况下 还决定于容器及设备的疲劳、蠕变、振动及断裂韧性还决定于容器及设备的疲劳、蠕变、振动及断裂韧性 等。设计设备时的使用年限不宜定得过长。一般压力等。设计设备时的使用年限不宜定得过长。一般压力 容器容器1015，高压设备一般设计年限为，高压设备一般设计年限为2025年，因年，因 为高压设备外壳成本很高，通常只更换内件，而仍保为高压设备外壳成本很高，通常只更换内件，而仍保 留和使用原来的外壳。留和使用原来的外壳。 冷弯性能是材料抵抗弯曲时断裂能力的标 志，它间接反映了材料的塑性。 物理性能也是选材要考虑的。如高温容器要用熔点 高的材料，熔点高的材料再结晶软化温度较高；要进 行换热的容器要用导热系数高